一种轨道车辆电机传动系统及轨道车辆的制作方法

本实用新型涉及一种轨道车辆的电机传动系统，同时涉及一种安装有该电机传动系统的轨道车辆，属于轨道车辆制造技术领域。

背景技术：

城市轨道交通低地板车辆的转向架为了降低地板面的高度，电机传动系统一般采用纵向耦合的安装方案。该电机传动系统包括两组电机齿轮箱单元，分别吊挂安装在转向架构架的两个侧梁的外侧。如专利号为201010520644.5中公开的一种100％低地板轻轨独立轮动力转向架。

每组电机齿轮箱单元均由一个牵引电机和两个齿轮箱组成，牵引电机的两侧输出端分别通过联轴节连接一个齿轮箱，牵引电机同时驱动同侧的两个齿轮箱和车轮运转。在该转向架上，牵引电机与齿轮箱之间采用弹性连接的方式连接在一起，利的电机轴需要在电机内部设置支撑用轴承，不但使电机的结构复杂，制造成本增加，也提高了轴承烧损的风险，降低了车辆运行的安全性。

另外，在该转向架上，制动盘通过螺栓直接与电机侧半联轴节装配在一起，由于轨道车辆运行环境复杂，联轴节长期在恶劣的环境下运营极易出现故障，在更换联轴节时，需要先拆下制动盘，将制动盘一并退卸，不但工作量较大，而且易对制动盘造成损伤。

技术实现要素：

本实用新型主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种结构简单，可有效避免电机轴承损坏风险，保证车辆运动安全性的轨道车辆电机传动系统，同时提供一种安装有该电机传动系统的轨道车辆。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种轨道车辆电机传动系统，包括牵引电机和齿轮箱，所述牵引电机的电机轴与齿轮箱的齿轮箱输入轴之间通过刚性联轴节装配在一起,所述齿轮箱的箱体与所述牵引电机的外壳之间通过刚性连接的方式装配在一起，在所述齿轮箱内设置有用于支撑所述齿轮箱输入轴的轴承，所述电机轴与齿轮箱输入轴刚性连接后由齿轮箱内的所述轴承进行支撑。

进一步，所述电机轴的端部安装有电机侧半联轴节，所述齿轮箱输入轴的端部安装有齿轮箱侧半联轴节，所述电机侧半联轴节和齿轮箱侧半联轴节对接后通过多个螺栓固定连接。

进一步，所述电机侧半联轴节和齿轮箱侧半联轴节分别通过过盈配合压装在电机轴和齿轮箱输入轴上。

进一步，所述齿轮箱输入轴通过两组背对背轴承固定安装在齿轮箱的箱体内。

进一步，在所述电机轴上安装有制动盘，所述制动盘与电机侧半联轴节并排安装在电机轴上。

进一步，所述制动盘为中部向一侧凹陷的碗状结构。

进一步，所述电机侧半联轴节在安装后被容纳在所述制动盘的凹陷部分内部。

进一步，所述电机轴的前端部具有电机轴前段，电机轴前段和电机轴主体之间通过台阶结构过渡，所述电机轴前段的直径小于电机轴主体的直径，所述电机侧半联轴节安装在电机轴前段上，所述制动盘安装在电机轴主体上。

进一步，所述制动盘通过过盈配合压装在电机轴上。

本实用新型的另一个技术方案是：

一种轨道车辆，安装有如上所述的电机传动系统。

综上内容，本实用新型所述的一种轨道车辆电机传动系统及轨道车辆，与现有技术相比，具有如下优点：

(1)本实用新型通过电机轴和齿轮箱输入轴之间采用刚性联轴节装配在一起，在牵引电机的内部不设置轴承支撑电机轴，仅在齿轮箱内设置轴承，电机轴借助两侧的齿轮箱内的轴承进行支撑，不但使电机结构简单，制造成本降低，也有效避免了电机轴承由于长期高速旋转而烧损的风险，进一步保证了车辆运行的安全性。

(2)本实用新型将制动盘和电机侧半联轴节均直接安装在电机轴上，避免了在需要更换电机侧半联轴节时需要将制动盘一并退卸的弊端。同时，制动盘采用向一侧凹陷的碗状结构，使凹陷部分巧妙地避开了电机侧半联轴节，有利于为电机侧半联轴节的安装提供足够的安装空间，也使安装结构更加紧凑,解决了制动盘和电机侧半联轴节安装空间狭小的问题。

附图说明

图1是本实用新型轨道车辆转向架结构示意图；

图2是本实用新型一位侧转向架结构示意图；

图3是本实用新型第一齿轮箱结构示意图；

图4是本实用新型第四齿轮箱结构示意图；

图5是本实用新型实施例一驱动制动系统结构示意图；

图6是本实用新型电机轴端部结构示意图。

如图1至图6所示，构架1，二系悬挂2，一系悬挂3，轴桥4，车轮5，侧梁6，横梁7，纵梁8，悬臂梁9，吊挂装置10，辅助梁11，垂向减振器12，电机齿轮箱单元13，电机齿轮箱单元14，基础制动装置15，第一牵引电机16，第二牵引电机17，第一齿轮箱18，第二齿轮箱19，第三齿轮箱20，第四齿轮箱21，齿轮箱输入轴22，电机轴23，输入轴伞齿轮24，输出轴伞齿轮25，齿轮箱输出空心轴26，轴承27，轴承28，螺栓29，螺栓30，输出联轴节31，输入联轴节32，螺栓33，螺栓34，端面齿35，制动盘36，制动夹钳37，油缸38，钳体机构39，法兰盘40，第一油路41，第二油路42，电机侧半联轴节43，齿轮箱侧半联轴节44，螺栓45，电机轴承46，第一工艺螺纹孔47，第三油路48，第二工艺螺纹孔49，端盖50。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

实施例一：

如图1所示，本实施例中提供的一种轨道车辆，包括车体和转向架等。其中，转向架包括构架1、二系悬挂2、一系悬挂3、轴桥4、车轮5及、电机传动系统和基础制动装置等部件。

其中，构架1包括两个侧梁6、两个横梁7和两个纵梁8，两个侧梁6的中心分别向外凸出一悬臂梁9，驱动制动系统通过吊挂装置10吊挂在侧梁6的外侧。两个横梁7安装在侧梁6的底部，横梁7的两端通过连接梁与侧梁6的底部焊接固定，两个纵梁8焊接在两个横梁7之间，两个横梁7和两个纵梁8焊接围成一个方形框架，在两个横梁7的中间还焊接固定一个辅助梁11，起到增加整体强度的作用。其中，侧梁6、横梁7、纵梁8、悬臂梁9均是由多块板材焊接而成的箱体形结构。一系悬挂3包括一系橡胶弹簧，在每个轴桥4的两侧各安装两个一系橡胶弹簧。二系悬挂2采用钢弹簧，在每个悬臂梁9的上方安装两个二系钢弹簧。在每个悬臂梁9与车体之间还安装有垂向减振器12。

本实施例中提供的电机传动系统，包括两组电机齿轮箱单元13、14，两组电机齿轮箱单元13和14分别吊挂在构架1两侧的外侧。两组电机齿轮箱单元13、14分别配合安装一组基础制动装置，电机齿轮箱单元14配合安装一组基础制动装置15，电机齿轮箱单元13配合安装另一组基础制动装置(图中未示出)。

如图1和图2所示，电机齿轮箱单元13由中间的第一牵引电机16及两端的第一齿轮箱18和第二齿轮箱19组成。电机齿轮箱单元14由中间的第二牵引电机17及两端的第三齿轮箱20和第四齿轮箱21组成，牵引电机与齿轮箱连接的结构均相同。本实施例中，四个齿轮箱均采用一级螺旋伞齿轮直角传动。第一齿轮箱18和第四齿轮箱21对角线安装，第二齿轮箱19和第三齿轮箱20对角线安装。在其中一组对角线安装的齿轮箱位置配合安装基础制动装置，如在第二齿轮箱19和对角的第三齿轮箱20的位置分别配合安装一组基础制动装置。

如图3所示，第一齿轮箱18的齿轮箱输入轴22与电机轴23通过输入联轴节32连接，齿轮箱输入轴22连接输入轴伞齿轮24，输入轴伞齿轮24与输出轴伞齿轮25呈直角相互啮合，输出轴伞齿轮25套装在齿轮箱输出空心轴26上。齿轮箱输入轴22通过两组背对背轴承27固定安装在齿轮箱的箱体内，轴承27通过螺栓29与箱体固定连接，齿轮箱输入轴22通过过盈配合固定在两组轴承27的内圈内部，轴承27对齿轮箱输入轴22起到支撑固定的作用。齿轮箱输出空心轴26与输出轴伞齿轮25之间通过螺栓30固定连接在一起，输出轴伞齿轮25再通过两组面对面轴承28固定安装在齿轮箱的箱体内，输出轴伞齿轮25通过过盈配合固定在一个轴承28(背离车轮方向的轴承)的内圈内部，另一个轴承28(靠近车轮方向的轴承)通过过盈配合固定在齿轮箱输出空心轴26的外侧，两组轴承28对输出轴伞齿轮25和齿轮箱输出空心轴26起到支撑固定的作用。

第一齿轮箱18通过输出联轴节31与车轮5连接，本实施例中，输出联轴节31优选采用橡胶楔块型弹性联轴节，输出联轴节31穿过齿轮箱输出空心轴26，输出联轴节31的一端与齿轮箱输出空心轴26通过螺栓33固定连接，输出联轴节31的另一端与车轮5之间通过高强度螺栓34固定连接。为了提高传递钮矩的能力，提高性能强度，输出联轴节31与齿轮箱输出空心轴26之间连接端面通过端面齿35相互啮合连接。齿轮箱输出空心轴26通过输出联轴节31直接驱动车轮5旋转从而牵引车辆前进。

牵引电机16的电机轴23通过输入联轴节32将驱动扭矩传递至齿轮箱输入轴22，进而通过输入轴伞齿轮24、输出轴伞齿轮25、齿轮箱输出空心轴26、输出联轴节31，将驱动扭矩传递至车轮5。

如图5所示，齿轮箱的箱体与牵引电机的外壳之间通过法兰盘40以刚性连接的方式装配在一起，两者连接的法兰盘40通过止口定位的结构固定连接，用以精确保证齿轮箱输入轴22与电机轴23在装配后的同轴度。

本实施例中，优选牵引电机与齿轮箱之间也采用刚性连接的方式，电机轴23和齿轮箱输入轴22之间通过刚性连接的输入联轴节32传递扭矩和转速，输入联轴节32的电机侧半联轴节43和齿轮箱侧半联轴节44之间通过多个螺栓45固定连接。由于输入联轴节32采用刚性连接，牵引电机的内部不再需要电机轴承支撑电机轴23，电机轴23可借助两侧的齿轮箱内的轴承27进行支撑，不但使电机结构简单，制造成本降低，也有效避免了电机轴承由于长期高速旋转而烧损的风险，进一步保证了车辆运行的安全性。

本实施例中，两组基础制动装置均由制动盘36和制动夹钳37组成，两组基础制动装置结构和安装方式相同，以基础制动装置15为例进行详细说明。

基础制动装置15中的制动夹钳37固定在牵引电机17的外壳上，制动夹钳37由油缸38和钳体机构39组成，油缸38安装在钳体机构39的一侧，钳体机构39由两个钳体、两个闸片组成，闸片对应固定在钳体上，两个闸片之间通过上、下两个闸片销轴连接，制动盘36位于两个闸片之间，制动时油缸38动作带动闸片移动夹紧中间的制动盘36实现制动。

如图5所示，在电机轴23与第三齿轮箱20连接的端部安装有制动盘36和用于与齿轮箱侧半联轴节44连接的电机侧半联轴节43，电机侧半联轴节43和制动盘36并排安装在电机轴23上，且均采用压装的方式直接固定在电机轴23上，制动盘36安装在电机侧半联轴节43的后方(即靠近牵引电机主体的一侧)。

本实施例中，制动盘36呈碗状，中间的部分向一侧凹陷，凹陷部分的中心压装在电机轴23上，凹陷部分的直径大于电机侧半联轴节43的外径，电机侧半联轴节43在安装后可容纳在凹陷部分内部，使凹陷部分巧妙地避开了电机侧半联轴节43，有利于为电机侧半联轴节43的安装提供足够的安装空间，也使安装更加紧凑,解决了制动盘36和电机侧半联轴节43安装空间狭小的问题。

由于轨道车辆的运营环境复杂，联轴节在恶劣的环境下工作易出现故障，此时需要将电机侧半联轴节43退卸进行更换，本实施例中将制动盘36直接压装在电机轴23上，并避开了电机侧半联轴节43的安装位置，可以避免在需要更换电机侧半联轴节43时需要将制动盘36一并退卸的弊端。

为了利于安装制动盘36和电机侧半联轴节43，如图6所示，本实施例中，电机轴23的前端部分具有电机轴前段23a，电机轴前段23a和电机轴主体23b之间通过台阶结构过渡，电机轴前段23a的直径小于电机轴主体23b的直径，电机侧半联轴节43压装在前部直径较小的电机轴前段23a上，制动盘36压装在后部直径较大的电机轴主体23b上。

在电机轴23的前端部设置有第一油路41和第二油路42，第一油路41和第二油路42的入口一端开设于电机轴23的前端面，出口的一端开设于电机轴23的侧部圆周面上。其中，第一油路41的出口一端开在前部直径较小的电机轴前段23a的侧部圆周面上，位于电机侧半联轴节43与电机轴23连接的位置处，用于在压装电机侧半联轴节43时提供压装用油。第二油路42的出口一端开在在后部直径较大的电机轴主体23b的侧部圆周面上，位于制动盘36与电机轴23连接的位置处，用于在压装制动盘36时提供压装用油。

在安装制动盘36时，先将制动盘36从端部套装在电机轴23的电机轴主体23b的位置，同时，将压装制动盘36用的液压缸(图中未示出)固定安装在电机轴前段23a的前端面上，液压缸与电机轴前段23a的前端面之间通过螺栓与端部的第一工艺螺纹孔47固定连接。压装时，向第二油路42内输入油，油从第二油路42的另一端出口流出，同时利用液压缸的活塞水平推动制动盘36向后移动，利用油压将制动盘36的内径撑开，安装到位后，即活塞顶到台阶结构的位置时即确认压装到位，退回活塞，收回油，此时，没有油压的作用，制动盘36依材料变形压紧在电机轴主体23b上，完成制动盘36的压装。压装后卸下液压缸等。

然后，再将电机侧半联轴节43从端部套装在电机轴前段23a的位置，将用于压装电机侧半联轴节43的液压缸(图中未示出)通过螺栓固定安装在电机轴23前端面的第一工艺螺纹孔47上，向第一油路41内输入油，其它过程与上述的制动盘36压装过程相同。

在需要退卸电机侧半联轴节43和制动盘36时，同样分别向第一油路41和第二油路42内供油，利用油压撑开电机侧半联轴节43和制动盘36，将电机侧半联轴节43和制动盘36拆下。

本实施例中，通过两路油路分别用于压装电机侧半联轴节43和制动盘36，可以进一步保证退卸电机侧半联轴节43时，制动盘36不被同时退卸。

如图3所示，本实施例中，齿轮箱侧半联轴节44同样通过过盈配合压装在齿轮箱输入轴22上。在齿轮箱输入轴22的端部上设置有为齿轮箱侧半联轴节44提供压装用油的第三油路48和用于安装压装工装的第二工艺螺纹孔49，第三油路48的入口直接开设在第二工艺螺纹孔的盲端，第三油路48的出口开在齿轮箱输入轴22的外圆周面上，压装过程与制动盘36的压装过程相同。

在齿轮箱输入轴22的端部还安装有一端盖50，端盖50的直径大于齿轮箱输入轴22的直径，端盖50通过螺栓固定在齿轮箱输入轴22上，在安装后端盖50将齿轮箱侧半联轴节44限制在内侧，对齿轮箱侧半联轴节44起到进一步固定限位的作用，保证运行安全。

实施例二：

如图2至图4所示，相较于实施例一和实施例二，本实施例中，进一步，优选四个齿轮箱为四种不同类型的齿轮箱，即四个齿轮箱内部齿轮副的连接方向不相同。第一齿轮箱18、第四齿轮箱21组装完成后，外形一致，但内部伞齿轮副的连接方向不同，第三齿轮箱20、第二齿轮箱19组装完成后，同样也是外形一致，但内部伞齿轮副的连接方向不同。在组装时需要清晰的标示区分，避免四个齿轮箱组装错误。

如图3所示，本实施例中，第一齿轮箱18内，输出轴伞齿轮25设置在输入轴伞齿轮24远离车轮5的一侧。第三齿轮箱20与第一齿轮箱18相同，输出轴伞齿轮25设置在输入轴伞齿轮24远离车轮5的一侧。

如图4所示，第四齿轮箱21与第一齿轮箱18为对角安装在转向架上，第四齿轮箱21的结构与第一齿轮箱18基本相同，区别在于输出轴伞齿轮25设置在输入轴伞齿轮24靠近车轮5的一侧。第二齿轮箱19与第四齿轮箱21相同，输出轴伞齿轮25设置在输入轴伞齿轮24靠近车轮5的一侧。四个齿轮箱中，同侧的两个齿轮箱内的齿轮副连接方向不同，对角安装的两个齿轮箱内的齿轮副连接方向也不同。

如图2所示，如果车辆向左运行，与第一齿轮箱18、第二齿轮箱19连接的电机轴23(看向该侧制动端的电机方向)为逆时针旋转(即图中所示的向构架的方向旋转)。与第三齿轮箱20、第四齿轮箱21连接的电机轴23(看向该侧制动端的电机方向)同样为逆时针旋转(即图中所示的向构架的方向旋转)，即此时构架1两侧的电机轴23相对向旋转。

车辆在向左运行的过程中，车辆制动，在第二齿轮箱19和第三齿轮箱20处产生制动力，右上角的第二齿轮箱19其在制动时带给构架的作用力方向向上(即垂直于纸面向外)，左下角的第三齿轮箱20其在制动时带给构架的作用力同样是方向向上(即垂直于纸面向外)，两侧的齿轮箱处产生的制动力方向相同，因此不会对构架产生倾覆力矩，提高了车辆运行的安全性。

同一节车厢的二位侧转向架，车辆在向左运行时，电机轴23为顺时针旋转，即构架1两侧的电机轴23均向背离构架的方向旋转)，在制动时带给构架的作用力方向向下(即垂直于纸面向里)，两侧的第二齿轮箱19和第三齿轮箱20处产生的制动力方向同样是相同的，进而也不会对构架产生倾覆力矩。该种方法有效地避免了车辆在运行过程中由于制动产生车体倾覆的可能，大幅提高了车辆运行的安全性。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。